CN107879639B - 一种改善玻璃微珠性能的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种改善玻璃微珠性能的方法及装置，其以实心玻璃微珠为处理原料，以硅烷偶联剂复合物为表面处理剂，其是先将实心玻璃微珠和硅烷偶联剂复合物置于搅拌处理装置中，进行搅拌混合处理，过滤，干燥，烘干，为表面处理玻璃微珠；控制所述硅烷偶联剂复合物中硅烷偶联剂的质量浓度，控制烘干处理温度,经本发明方法及装置处理的玻璃微珠具有较强的流动及粘结性能，经处理后的玻璃微珠制备的警用标识服，洗涤次数可增加百分之三十以上，反光强度增加百分之二十以上，同时大大增加玻璃微珠的流动性能，从而提高了警用标识及交通标识使用的安全性。

Description

一种改善玻璃微珠性能的方法及装置

技术领域：

本发明涉及玻璃微珠改性的方法，特别是一种改善玻璃微珠性能的方法及装置。

背景技术：

玻璃微珠是指直径几微米到几百微米的玻璃珠。分直径0.8mm以上的称为细珠，直径0.8mm以下的称为微珠。玻璃微珠是一种新型硅酸盐材料，具有透明、折射率可调、定向回归反射、表面光滑、流动性好、电绝缘、化学性能稳定、耐热及机械强度高等特点。高强度的实心微珠主要用作研磨介质、机械加工的研磨材料、增强充填剂等，反光实心微珠主要用于交通标志、美术及宣传广告、海上救生器材、演出服装、定向投影屏幕等,空心微珠主要用于固体浮力材料、超低温绝热材料、工程塑料及固体火箭燃料充填剂等。广泛应用于轻工、化工、纺织、交通、航运、精密机械加工等行业。

目前市场上的实心玻璃微珠主要是应用于交通标识、美术宣传等使用的反光玻璃微珠，而一般的制备上述交通标识的实心玻璃微珠其流动性不足，同时将玻璃微珠同相应的原料一并用于制备交通标识或宣传美术产品时，特别是应用于交通警察身上的具有反光作用的警用标识带或标识服，其由于粘接强度不够，将含有上述玻璃微珠的警用标识件，经几次的水洗后及易由于粘结强度不足而掉落。同时由于目前使用的未经表面处理的实心玻璃微珠其由于粘结强度不足而存在用于交通标识如用于地面上的反光标记作用时，经汽车等的多次碾压后，其粘结于地面上的反光强度大受影响，从而严重的影响标识线的反光性能。

因此如何来提高实心玻璃微珠的流动性及增强其制备成标识标牌的粘结强度，如何来对现有的玻璃微珠进行表面处理以增强玻璃微珠的粘结性能，从而提高制成警用标识装备的使用寿命，是当前玻璃微珠制备企业的现实需要。

发明内容：本发明就是要提供一种改善玻璃微珠性能的方法及装置，其以实心玻璃微珠为处理原料，以硅烷偶联剂复合物为表面处理剂，经本发明方法及装置处理的玻璃微珠具有较强的流动及粘结性能，经处理后的玻璃微珠制备的警用标识服，洗涤次数可增加百分之三十以上；反光强度增加百分之二十以上，同时大大增加玻璃微珠的流动性能；从而提高了警用标识及交通标识使用的安全性。

本发明一种改善玻璃微珠性能的方法，以实心玻璃微珠为处理原料，以硅烷偶联剂复合物为表面处理剂，其是先将实心玻璃微珠和硅烷偶联剂复合物置于搅拌处理装置中，进行搅拌混合处理，过滤，干燥，烘干，为表面处理玻璃微珠；控制所述硅烷偶联剂复合物中硅烷偶联剂的质量浓度为0.001-1Wt%，控制烘干处理温度为152-165℃。

优选的，是所述硅烷偶联剂复合物包括如下质量组分组成：硅烷偶联剂20-35 %，水解催化剂5-15%，非离子表面活性剂0.1-1%及水50-60%，所述水解催化剂为冰醋酸或冰醋酸和／或异丙醇。

进一步的，是控制所述过滤，干燥时间2-3小时，控制控制烘干时间30-50分钟，烘干温度为152-165℃。

更优选的，是所述硅烷偶联剂为三甲氧基氯硅烷或异丁基三乙氧基硅烷；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。

优选的，是控制实心玻璃微珠和硅烷偶联剂复合物进行搅拌处理过程中控制溶液的pH为3.5-5.5。

进一步的，是所述脂肪醇聚氧乙烯醚为月桂醇聚氧乙烯醚，所述烷基酚聚氧乙烯醚为辛基酚聚氧乙烯醚。

本发明所述干燥采用双锥回转装置进行干燥。

本发明利用上述制备方法对玻璃微珠进行表面处理，能大大改善玻璃微珠和各种材料如布料及树脂的粘合性能，大大提高玻璃微珠上的玻璃纤维的增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。

通过实验比较，使用了经本发明方法及装置表面处理后的玻璃微珠制备的警用标识件较没有经过表面处理的玻璃微珠其使用寿命长30%，如使用了经本发明方法与装置处理的玻璃微珠制备的警用背心及背带经过50次以上的水洗后，其使用的反光效果差异不大，而使用现有玻璃微珠的则仅能经受30次的洗涤，才达到与经本发明方法处理后的玻璃微珠的50次以上的使用效果。即说明经本发明表面处理后的玻璃微珠的与标识物衬料的粘结性能大幅增强。且制备的反光标识件其反光强度大，利用其制备成的道路反光标识在经历了数百次的碾压后其还是能有效的保持其较长的反光距离，反光耐侯性好，无论晴雨天反光标识清晰明亮。

附图说明：

图1、干燥系统的各装置和双锥回转干燥机连接示意图；

图2、为本发明装置双锥回转干燥机结构示意图；

图中，1、干燥筒体，2、出料口，3、真空口， 4、双锥回转干燥机，5、缓冲罐，6、冷凝器，7、真空泵，8、减速器，9、油泵，10、储油罐，11、外壁面层，12、内壁面层，13、盖体，14、入料口，15、不锈钢干燥棒，16、皮带，17、传动轴，18、轴承座，19、放料阀，20、干燥空腔，21、不锈钢烧结网，22、热源入口，23、热源出口，24、夹套层，25、传动电机。

具体实施方式：下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

通过下述实施例将有助于进一步理解本发明，但不限制本发明的内容。实施例中除另有说明外其余未说明之处均是指质量或质量比，本发明说明书中所指玻璃微珠均是指实心玻璃微珠。

本发明一种改善玻璃微珠性能的方法，以实心玻璃微珠为处理原料，以硅烷偶联剂复合物为表面处理剂，其先将实心玻璃微珠和硅烷偶联剂复合物置于搅拌处理装置中，进行搅拌混合处理包括机械搅拌和超声震荡相结合方式，过滤，干燥，烘干，为表面处理玻璃微珠；控制所述硅烷偶联剂复合物中硅烷偶联剂的质量浓度为0.001-1Wt%，控制烘干处理温度为152-165℃。

所述硅烷偶联剂复合物包括如下质量组分组成：硅烷偶联剂20-35 %，水解催化剂5-15%，非离子表面活性剂0.1-1%及水50-60%，所述水解催化剂为醋酸或冰醋酸和／或异丙醇。

控制所述过滤，干燥时间2-3小时，控制控制烘干时间30-50分钟，烘干温度为155-160℃。

所述硅烷偶联剂为三甲氧基氯硅烷或异丁基三乙氧基硅烷；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚。

控制实心玻璃微珠和硅烷偶联剂复合物进行搅拌处理过程中控制溶液的pH为3.5-5.5。

所述搅拌混合处理先用机械搅拌混合，将实心玻璃微珠和硅烷偶联剂混合物异丁基三乙氧基硅烷35，水解催化剂为醋酸15，水50，混合后于40-60℃温度下搅拌混合20-25分钟，然后，再用超声装置超声震动10-15分钟，同时控制实心玻璃微珠的最大直径为30-60微米。本发明还可使用硅烷偶联剂KHH550，作为本发明的玻璃微珠用硅烷偶联剂。

本发明另一目的所述的装置，所述干燥系统包括贮罐装置，所述贮罐装置包括缓冲罐5和储油罐10、冷却装置为冷凝器6、一般是使用列管式冷凝器，泵体包括真空泵7和油泵9及干燥装置为干燥器，所述干燥器为双锥回转式干燥机4，包括干燥筒体1，干燥筒体1由外壁面层11和内壁面层12构成，外壁面层11的内侧壁面和内壁面层12外侧壁面之间形成夹套层24，由内壁面层包围形成一干燥空腔20，玻璃微珠粉料即置于干燥空腔20内进行烘干干燥，于干燥筒体1的一端上设有入料口14与入料口14相对应的干燥筒体1的另一端上设一出料口2，放料阀19安装于出料口2上，于入料口14上安装有盖体13，于入料口14处位于盖体13与干燥筒体1之间的入料口14上方设有一不锈钢烧结网21，于干燥筒体1的干燥空腔20内设有不锈钢干燥棒15，所述不锈钢干燥棒15为中空结构，于不锈钢干燥棒15的周圈外壁面上设有若干通气小孔，以便于抽真空和惰性气体的进入通过。于干燥筒体1上的两侧即入料口14和出料口2的中心线相垂直方向的轴线外壁面上左右两侧分别各连接一传动轴17，于传动轴17的外周圈上套装连接有连通管，与冷凝器6相连通的连通管与不锈钢干燥棒15相连接通，而与储油罐10相连接连通管上设有热源入口22和热源出口23，热源入口22和热源出口23分别经连接管与油泵9及储油罐9相连通，冷凝器6连接于缓冲罐5上，真空泵7经连接管连接于缓冲罐5。传动电机25带动减速器8，再由减速器8带动双锥回转干燥机4转动对干燥物料进行烘干、干燥。

本发明装置使用双锥回转式干燥机对玻璃微珠粉末进行干燥时，控制双锥回转式干燥机的转动速度为1-8r/min。

本发明的上述制备工艺中烘干处理时利用回收余热进行处理，本发明在将玻璃微珠进行干燥过程中，可在真空条件下进行，也可氮气保护条件下进行。

本发明的改善玻璃微珠性能的装置，包括加热系统、旋风分离装置、干燥系统，加热系统对旋风分离装置及干燥系统进行供热，还可利用余热回收系统进行供热。

本发明方法与装置处理的玻璃微珠，经制备成交通标识与识别标识应用时，经相关部门检测，各项技术指标如下：

表1

说明，经本发明方法处理后的玻璃微珠，制备而成的玻璃微珠反光标识线在经过上千次车轮碾压后仍表现出较高的反光性能，即显示较强逆反射性，如一般的玻璃微珠反光性在雨天不超过100 mcd/m2.lux，通常是在50 mcd/m2.lux左右，在大雨时甚至表现为没有反光性。而在干燥的情况下或是在晴天其玻璃微珠的反光性也仅是在100-150 mcd/m2.lux。而本发明处理的玻璃微珠反光性能达486-618 mcd/m2.lux。有效反光距离同样达80米以上。说明经本发明的表面处理后玻璃微珠制备的标识线能较牢固的附着于道路表面，玻璃微珠之间的粘结性能较好，同时对地面有较强的粘附性。而作为道路标识作用可提供较高的可见度。

实施例

说明，本发明所述水优选使用去离子水或去甲醛水。

以上所述仅为本发明之较佳实施例而己，并非以此限制本发明的实施范围，凡熟悉此项技术者，运用本发明的原则及技术特征，所作的各种变更及装饰，皆应涵盖于本权利要求书所界定的保护范畴之内。

Claims (2)

1.一种改善玻璃微珠性能的方法，以实心玻璃微珠为处理原料，以硅烷偶联剂复合物为表面处理剂，其特征是先将实心玻璃微珠和硅烷偶联剂复合物置于搅拌处理装置中，进行搅拌混合处理，过滤，干燥，烘干，为表面处理玻璃微珠；控制所述硅烷偶联剂复合物的质量浓度为0.001-1w t%，控制烘干处理温度为152-165℃；

所述硅烷偶联剂复合物由如下质量组分组成：硅烷偶联剂29.5-35 %，水解催化剂5-15%，非离子表面活性剂0.1-1%及水50-60%，所述水解催化剂为冰醋酸，或所述水解催化剂为冰醋酸和异丙醇；

控制所述过滤，干燥时间2-3小时，控制烘干时间30-50分钟；

所述硅烷偶联剂为三甲氧基氯硅烷或异丁基三乙氧基硅烷；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚；

控制实心玻璃微珠和硅烷偶联剂复合物进行搅拌处理过程中溶液的pH为3.5-5.5；

所述脂肪醇聚氧乙烯醚为月桂醇聚氧乙烯醚，所述烷基酚聚氧乙烯醚为辛基酚聚氧乙烯醚。

2.一种用于权利要求1所述的改善玻璃微珠性能的方法的装置，包括旋风分离装置、干燥系统，旋风分离装置由若干旋风分离器相互串联构成，其特征是所述干燥系统包括贮罐装置、冷却装置、泵体及干燥装置，所述干燥装置为双锥回转式干燥机；

所述双锥回转式干燥机包括干燥筒体，减速器，传动电机，传动轴，轴承座，传动轴活动设于轴承座上，所述干燥筒体由外壁面层和内壁面层构成，外壁面层的内侧壁面和内壁面层外侧壁面之间形成夹套层，内壁面层内壁面包围形成干燥空腔，于干燥筒体上的相对应的两端分别各设一入料口和一出料口，于入料口上匹配的设有一盖体，于入料口的盖体与干燥筒体之间设有不锈钢烧结网，盖体上设有一抽真空口，于干燥筒体上位于入料口和出料口的中心线相垂直方向的轴线外壁面上分别各一传动轴，一传动轴经传动皮带和相应的减速器及传动电机相传动连接，而另一传动轴分别设有热源入口与出口并经连接管与相应的储油罐相连通；于所述干燥空腔内设有干燥器；

所述干燥器包括设于干燥空腔内的不锈钢加热干燥棒体和设于干燥筒体入料口的盖体与干燥筒体之间设有的不锈钢烧结网；

所述不锈钢加热干燥棒体为中空结构，于不锈钢加热干燥棒体的周圈壁面上设若干通气小孔。

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